CN107607437B - 一种高精度自动化页岩含气量测试仪器及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于页岩储层评价技术领域，公开了一种高精度自动化页岩含气量测试仪器及测试方法，仪器包括：解吸装置、水循环装置、第一集气装置、第二集气装置、电磁阀、解吸气收集装置、可编辑逻辑控制器；第一集气装置和第二集气装置均通过电磁阀与水循环装置、解吸装置、解吸气收集装置连接；可编辑逻辑控制器分别与第一集气装置、第二集气装置、解吸装置、水循环装置、电磁阀连接。方法包括：解吸准备、解吸实验、解吸结束。本发明解决了现有技术中页岩含气量测试自动化程度低、需要人工干预、便携式程度低、无法多组测量或测量精度不够高的问题，达到了自动化测量，提高仪器的测试效率和精度，保证检测过程解吸气数据的完整性的技术效果。

Description

一种高精度自动化页岩含气量测试仪器及测试方法

技术领域

本发明涉及页岩储层评价技术领域，尤其涉及一种高精度自动化页岩含气量测试仪器及测试方法。

背景技术

页岩气是一种存在于页岩中，自生自储的非常规天然气资源。页岩含气量是页岩储层评价的关键参数,对页岩含气性评价、储量预测具有重要意义。目前我国页岩含气量通过采用解吸法，获得损失气、解吸气、残余气三个部分的数据。其中残余气量仅占页岩含气量的极少数部分且需在实验室进行测试；解吸气量是利用页岩含气量测试仪，通过现场岩心样品解吸实验直接获得；损失气量是岩心在提钻过程中逸散的气量，无法直接测得，通常基于解吸气数据通过拟合方法估算间接得到。页岩含气量参数的准确性在很大程度上依赖于解吸气数据的准确和完整，这就要求页岩含气量测试设备必须准确完整地获得解吸气测试数据。

我国在现阶段页岩气含气量测试设备仍存在测试自动化程度低、需要人工干预、便携式程度低、有的无法多组测量或测量精度不够高等问题，很大程度上影响了现场测试的准确度和效率。目前，页岩含气量测试设备采用的测试方法有电子计量法与人工计量法。采用人工计量的方式测试人员劳动强度大，且人工读数采集的数据不连续，读数误差大，逐渐被电子计量方式代替。利用电子计量法的主要包括流量计计量法、重量换算法以及磁致伸缩传感器液位测试法等。但上述方法仍然存在以下问题：有的解吸气测定过程自动化程度低，需要人工干预，检测数据会间断；有的仪器设备过于庞大，不便于运送到现场工作；有的未考虑温度压力对气体测定结果的影响，误差比较大；有的无法多组同时测量，很大程度上影响了现场测试效率，对损失气估算也会产生一定的影响。

发明内容

本申请实施例通过提供一种高精度自动化页岩含气量测试仪器及测试方法，解决了现有技术中页岩含气量测试自动化程度低、需要人工干预、便携式程度低、无法多组测量或测量精度不够高的问题。

本申请实施例提供一种高精度自动化页岩含气量测试仪器，包括：解吸装置、水循环装置、第一集气装置、第二集气装置、电磁阀、解吸气收集装置、可编辑逻辑控制器；

所述第一集气装置和所述第二集气装置均通过所述电磁阀与所述水循环装置、所述解吸装置、所述解吸气收集装置连接；

所述可编辑逻辑控制器分别与所述第一集气装置、所述第二集气装置、所述解吸装置、所述水循环装置连接；

所述可编程逻辑控制器与所述电磁阀连接，并控制所述电磁阀的开合。

优选的，所述电磁阀包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀；

所述第一电磁阀的入口、所述第二电磁阀的入口分别与所述解吸装置连接；所述第一电磁阀的出口连接所述第一集气装置的进气口，所述第二电磁阀的出口连接所述第二集气装置的进气口；

所述第三电磁阀的入口、所述第四电磁阀的入口分别与所述水循环装置连接；所述第三电磁阀的出口连接所述第一集气装置的进水口，所述第四电磁阀的出口连接所述第二集气装置的进水口；

所述第五电磁阀的入口连接所述第一集气装置的排气口，所述第六电磁阀的入口连接所述第二集气装置的排气口；所述第五电磁阀的出口、所述第六电磁阀的出口分别与所述解吸气收集装置连接；

所述第七电磁阀的入口连接所述第一集气装置的排水口，所述第八电磁阀的入口连接所述第二集气装置的排水口；所述第七电磁阀的出口、所述第八电磁阀的出口分别与所述水循环装置连接。

优选的，所述解吸装置包括解吸罐和温度传感器；

所述水循环装置包括水槽和数控泵；

所述第一集气装置包括第一集气瓶、第一液位传感器、第一压强传感器；所述第二集气装置包括第二集气瓶、第二液位传感器、第二压强传感器；

所述第一液位传感器设置在所述第一集气瓶的下方，所述第一压强传感器设置在所述第一集气瓶的上方；所述第二液位传感器设置在所述第二集气瓶的下方，所述第二压强传感器设置在所述第二集气瓶的上方；

所述可编辑逻辑控制器分别与所述温度传感器、所述数控泵、所述第一液位传感器、所述第一压强传感器、所述第二液位传感器、所述第二压强传感器连接。

优选的，所述第一集气瓶具有第一高度和第一内径，所述第二集气瓶具有第二高度和第二内径；所述第一高度和所述第二高度相同，所述第二内径是所述第一内径的2-3倍。

优选的，所述第一集气瓶和所述第二集气瓶的上方侧面开有进水口、进气口、排气口，所述第一集气瓶和所述第二集气瓶的下方侧面开有排水口。

本申请实施例提供一种页岩含气量测试方法，包括以下步骤：

步骤S1：解吸准备；

所述解吸准备包括：控制电磁阀，将水循环装置中的水泵入第一集气装置，至所述第一集气装置充满水；控制电磁阀，将水循环装置中的水泵入第二集气装置，至所述第二集气装置充满水；

步骤S2：解吸实验；

所述解吸实验包括：通过可编辑逻辑控制器对所述第一集气装置和所述第二集气装置的水位和流路进行自动控制，使所述第一集气装置和所述第二集气装置中的水往复交替无间断地排空和补充；

获得并记录所述第一集气装置和所述第二集气装置分别收集的页岩气的体积；

步骤S3：解吸结束；

所述解吸结束包括：重复步骤S2，直至所述第一集气装置或所述第二集气装置收集的页岩气的体积小于设置的进入解吸结束阶段的体积；

所述第一集气装置达到页岩气解吸结束的条件时，通过所述可编辑逻辑控制器累计计算并记录解吸气收集装置中页岩气的体积。

优选的，所述解吸准备包括：

步骤S1.1：打开第三电磁阀、第五电磁阀，启动所述水循环装置中的数控泵，将所述水循环装置中水槽内的水泵入所述第一集气装置中的第一集气瓶，至所述第一集气瓶充满水；

步骤S1.2：关闭所述第三电磁阀、所述第五电磁阀，打开第四电磁阀、第六电磁阀，将所述水槽内的水泵入所述第二集气装置中的第二集气瓶，至所述第二集气瓶充满水，关闭所述数控泵，关闭所述第四电磁阀、所述第六电磁阀；

所述解吸实验包括：

步骤S2.1：打开第一电磁阀，所述第一集气瓶连通解吸装置，打开第七电磁阀，所述第一集气瓶开始排水集气；

所述解吸装置中的温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一集气装置中的第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一集气装置中的第一压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积；

步骤S2.2：所述第一液位传感器检测到所述第一集气瓶中充满页岩气时，所述第一集气瓶的排水集气结束，关闭所述第一电磁阀、所述第七电磁阀，打开第二电磁阀，所述解吸装置连通所述第二集气瓶，打开第八电磁阀，所述第二集气瓶开始排水集气；

打开所述第三电磁阀、所述第五电磁阀，启动所述数控泵，所述第一集气瓶开始进水；所述第一集气瓶充满水时，关闭所述第三电磁阀、所述第五电磁阀，关闭所述数控泵；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第二集气装置中的第二液位传感器实时记录所述第二集气瓶中的压强差，所述第二集气装置中的第二压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第二集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积；

步骤S2.3：所述第二液位传感器测量到所述第二集气瓶中充满页岩气时，所述第二集气瓶排水集气结束，关闭所述第二电磁阀、所述第八电磁阀，打开所述第一电磁阀，所述解吸装置连通所述第一集气瓶，打开所述第七电磁阀，所述第一集气瓶开始排水集气；

打开所述第四电磁阀、所述第六电磁阀，启动所述数控泵，所述第二集气瓶开始进水；所述第二集气瓶充满水时，关闭第四电磁阀、所述第六电磁阀，关闭所述数控泵；

所述温度传感器实时记录解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积；

步骤S2.4：重复步骤S2.2-步骤S2.3，直至所述第一集气瓶或所述第二集气瓶每小时收集的页岩气的体积在5毫升以内；

所述页岩气解吸结束的条件为第一条件、第二条件、第三条件中的一种，所述解吸结束包括：

步骤S3.1：所述解吸实验以所述第一条件结束，即所述解吸装置连通所述第二集气瓶时，关闭所述第二电磁阀、所述第八电磁阀，打开所述第一电磁阀，所述解吸装置连通所述第一集气瓶，打开所述第七电磁阀，所述第一集气瓶开始排水集气直至页岩气解吸结束；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第二液位传感器实时记录所述第二集气瓶中的压强差，所述第二压强传感器实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器将所述第二集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n-1；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n；其中，n为排水集气的总次数；

步骤S3.2：所述解吸实验以所述第二条件结束，即所述解吸装置连通所述第一集气瓶，且所述第一集气瓶中水的高度大于所述第一集气瓶高度的一半时，所述第一集气瓶继续排水集气直至页岩气解吸结束；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n；其中，n为排水集气的总次数；

步骤S3.3：所述解吸实验以所述第三条件结束，即所述解吸装置连通所述第一集气瓶，且所述第一集气瓶中水的高度小于所述第一集气瓶高度的一半时，关闭所述第一电磁阀、所述第七电磁阀，打开所述第二电磁阀，所述解吸装置连通所述第二集气瓶，打开所述第八电磁阀，所述第二集气瓶开始排水集气；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n-2；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第二液位传感器实时记录所述第二集气瓶中的压强差，所述第二压强传感器实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器将所述第二集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n-1；

打开所述第三电磁阀、所述第五电磁阀，启动所述数控泵，所述第一集气瓶开始进水，所述第一集气瓶充满水时，关闭所述数控泵，关闭所述第二电磁阀、所述第八电磁阀，打开所述第一电磁阀，所述解吸装置连通所述第一集气瓶，打开所述第七电磁阀，所述第一集气瓶开始排水集气至页岩气解吸结束；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，至解吸实验结束，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n；其中，n为排水集气的总次数。

优选的，所述页岩气解吸结束的条件为所述第一集气瓶每小时收集的页岩气的体积在0.2毫升以内。

优选的，所述解吸实验中实时记录所述第一集气瓶的数据时，页岩气体积的计算公式为：

式中：V_s为第s次进行测量时页岩气测量体积，1≤s≤n；r为所述第一集气瓶的半径，h为所述第一集气瓶的高度，ΔP_s为所述第一液位传感器记录的所述第一集气瓶中的压强差，ρ为水的密度；

所述解吸实验中实时记录所述第二集气瓶数据时，页岩气体积的计算公式为：

式中：V_t为第t次进行测量时页岩气测量体积，2≤t≤n-1；R为所述第二集气瓶的半径，H为所述第二集气瓶的高度，ΔP_t为所述第二液位传感器记录的所述第二集气瓶中的压强差，ρ为水的密度。

优选的，所述可编程逻辑控制器自第一次开始对页岩气体积进行数据测量后，对测量次数进行累加；

所述解吸实验以所述第一条件结束时，所述解吸气收集装置中页岩气的体积计算公式为：

所述解吸实验以所述第二条件结束时，所述解吸气收集装置中页岩气的体积计算公式为：

所述解吸实验以所述第三条件结束时，所述解吸气收集装置中页岩气的体积计算公式为：

式中：V为所述解吸气收集装置中页岩气的体积，a为所述第一集气瓶的容积，b为所述第二集气瓶的容积，n为排水集气的总次数；

标准状态下页岩气的体积计算公式为：

式中：P为实时记录的***压力；T为实时记录的温度。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，设计了双容器往复交替工作的模式，在保证了测量过程的连续性同时，提高了测量工作的自动化程度；设计了以电磁阀为控制单元的切换装置，并将其与双集气装置相连接，可以完成双集气装置之间的“无缝”切换，测试过程测量数据连续不间断；通过可编程逻辑控制器对双集气装置水位和流路进行自动控制，使双集气装置中的水往复交替无间断式排空和补充，避免了人工干预过程，实现了检测过程自动化测量，大大提高了仪器的测试效率和精度，同时保证了检测过程解吸气数据的完整性，为损失气量的准确拟合奠定了基础。本发明提供的高精度自动化页岩含气量测试仪器性能稳定可靠，具有准确度高、重现性好、自动化程度高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种高精度自动化页岩含气量测试仪器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种高精度自动化页岩含气量测试仪器中集气装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种页岩含气量测试方法的流程图；

图4是图3解吸准备中为连续集气作准备的流程图；

图5是图3解吸实验中连续集气的实验流程图；

图6是图3解吸实验中连续集气以第一条件结束时的流程图；

图7是图3解吸实验中连续集气以第二条件结束时的流程图；

图8是图3解吸实验中连续集气以第三条件结束时的流程图。

其中，1-解吸装置；11-温度传感器、12-解吸罐；

2-电磁阀；21-第一电磁阀、22-第二电磁阀、23-第三电磁阀、24-第四电磁阀、25-第五电磁阀、26-第六电磁阀、27-第七电磁阀、28-第八电磁阀；

31-第一集气装置、32-第二集气装置；

310-第一集气瓶、311-第一液位传感器、312-第一压强传感器、313-进水口、314-进气口、315-排气口、316-排水口；

3111-上采样头、3112-下采样头；

320-第二集气瓶、321-第二液位传感器、322-第二压强传感器；

4-可编辑逻辑控制器；

5-水循环装置；51-水槽、52-数控泵；

6-解吸气收集装置。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种高精度自动化页岩含气量测试仪器及测试方法，解决了现有技术中页岩含气量测试自动化程度低、需要人工干预、便携式程度低、无法多组测量或测量精度不够高的问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种高精度自动化页岩含气量测试仪器，包括：解吸装置、水循环装置、第一集气装置、第二集气装置、电磁阀、解吸气收集装置、可编辑逻辑控制器；

所述第一集气装置和所述第二集气装置均通过所述电磁阀与所述水循环装置、所述解吸装置、所述解吸气收集装置连接；

所述可编辑逻辑控制器分别与所述第一集气装置、所述第二集气装置、所述解吸装置、所述水循环装置连接；

所述可编程逻辑控制器与所述电磁阀连接，并控制所述电磁阀的开合。

一种页岩含气量测试方法，包括以下步骤：

步骤S1：解吸准备；

所述解吸准备包括：控制电磁阀，将水循环装置中的水泵入第一集气装置，至所述第一集气装置充满水；控制电磁阀，将水循环装置中的水泵入第二集气装置，至所述第二集气装置充满水；

步骤S2：解吸实验；

所述解吸实验包括：通过可编辑逻辑控制器对所述第一集气装置和所述第二集气装置的水位和流路进行自动控制，使所述第一集气装置和所述第二集气装置中的水往复交替无间断地排空和补充；

获得并记录所述第一集气装置和所述第二集气装置分别收集的页岩气的体积；

步骤S3：解吸结束；

所述解吸结束包括：重复步骤S2，直至所述第一集气装置或所述第二集气装置收集的页岩气的体积小于设置的进入解吸结束阶段的体积；

所述第一集气装置达到页岩气解吸结束的条件时，通过所述可编辑逻辑控制器累计计算并记录解吸气收集装置中页岩气的体积。

本发明设计了双容器往复交替工作的模式，在保证了测量过程的连续性同时，提高了测量工作的自动化程度；设计了以电磁阀为控制单元的切换装置，并将其与双集气装置相连接，可以完成双集气装置之间的“无缝”切换，测试过程测量数据连续不间断；通过可编程逻辑控制器对双集气装置水位和流路进行自动控制，使双集气装置中的水往复交替无间断式排空和补充，避免了人工干预过程，实现了检测过程自动化测量，大大提高了仪器的测试效率和精度，同时保证了检测过程解吸气数据的完整性，为损失气量的准确拟合奠定了基础。本发明提供的高精度自动化页岩含气量测试仪器性能稳定可靠，具有准确度高、重现性好、自动化程度高的优点。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明提供一种高精度自动化页岩含气量测试仪器，如图1所示，包括：解吸装置1，电磁阀2，第一集气装置31、第二集气装置32、可编程逻辑控制器4、水循环装置5、解吸气收集装置6。

所述第一集气装置31和所述第二集气装置32均通过所述电磁阀2与所述水循环装置5、所述解吸装置1、所述解吸气收集装置6连接。

所述可编辑逻辑控制器4分别与所述第一集气装置31、所述第二集气装置32、所述解吸装置1、所述水循环装置5连接。

所述可编程逻辑控制器4与所述电磁阀2连接，并控制所述电磁阀2的开合。

具体的，所述解吸装置1包括温度传感器11、解吸罐12。

所述电磁阀2包括第一电磁阀21、第二电磁阀22、第三电磁阀23、第四电磁阀24、第五电磁阀25、第六电磁阀26、第七电磁阀27、第八电磁阀28。

所述水循环装置5包括水槽51和数控泵52。

所述第一集气装置31包括第一集气瓶310、第一液位传感器311、第一压强传感器312；所述第二集气装置32包括第二集气瓶320、第二液位传感器321、第二压强传感器322。

所述第一液位传感器311设置在所述第一集气瓶310的下方，所述第一压强传感器312设置在所述第一集气瓶310的上方；所述第二液位传感器321设置在所述第二集气瓶320的下方，所述第二压强传感器322设置在所述第二集气瓶320的上方。

所述可编辑逻辑控制器4分别与所述温度传感器11、所述数控泵52、所述第一液位传感器311、所述第一压强传感器312、所述第二液位传感器321、所述第二压强传感器322连接。

所述第一电磁阀21的入口和所述第二电磁阀22的入口通过Y型三通(或者T型三通)连接所述解吸装置1中所述解吸罐12，所述第一电磁阀21的出口连接所述第一集气装置31中所述第一集气瓶310的进气口，所述第二电磁阀22的出口连接所述第二集气装置32中的第二集气瓶320的进气口；所述第三电磁阀23的入口和所述第四电磁阀24的入口通过Y型三通(或者T型三通)连接所述水循环装置5中的所述数控泵52，所述第三电磁阀23的出口连接所述第一集气装置31中的所述第一集气瓶310的进水口，所述第四电磁阀24的出口连接所述第二集气装置32中的第二集气瓶320的进水口；所述第五电磁阀25的入口连接所述第一集气装置31中的所述第一集气瓶310的排气口，所述第五电磁阀25的出口连接所述解吸气收集装置6；所述第六电磁阀26的入口连接所述第二集气装置32的所述第二集气瓶320的排气口，所述第六电磁阀26的出口连接所述解吸气收集装置6；所述第七电磁阀27的入口连接所述第一集气装置31中的所述第一集气瓶310的排水口，所述第七电磁阀27的出口连接所述水循环装置5中的所述水槽51的入口，所述第八电磁阀28的入口连接所述第二集气装置32中所说第二集气瓶的排水口，所述第八电磁阀28的出口连接所述水循环装置5中的所述水槽51的入口。

所述第一集气装置31和所述第二集气装置32通过所述电磁阀2的开合连通所述进水循环装置5和所述解吸装置1，进而在所述第一集气装置31和所述第二集气装置32间实现连续排水集气。

所述可编程逻辑控制器4接收所述第一液位传感器311、所述第一压强传感器312、所述第二液位传感器321，所述第二压强传感器322，所述温度传感器11的信号，用于数据记录和自动控制；所述电磁阀2均采用常闭式电磁阀。

所述第一集气装置31和所述第二集气装置32的结构相同，以所述第一集气装置31为例，参考图2，所述第一集气装置31的上方侧面开有进水口313、进气口314和排气口315，所述第一集气装置31的下方侧面开有排水口316。

所述进水口313、所述进气口314、所述排气口315、所述排水口316均采用英制G1/4螺纹开口；所述进水口313与所述第三电磁阀23的出口连接，所述进气口314与所述第一电磁阀21的出口连接，所述排气口315与所述第五电磁阀25的入口连接，所述排水口316与所述第七电磁阀27的入口连接。

所述第一集气装置31排水集气时，所述可编程逻辑控制器4打开所述排水口316、所述第七电磁阀27，打开所述进气口314、所述第一电磁阀21，关闭所述排气口315、所述第五电磁阀25，关闭所述进水口313、所述第三电磁阀23；所述第一集气装置31进水准备时，所述可编程逻辑控制器4打开所述排气口315、所述第五电磁阀25，打开所述进水口313、所述第三电磁阀23，关闭所述进气口314、所述第一电磁阀21，关闭所述排水口316、所述第七电磁阀27。

所述第一集气装置31和所述第二集气装置32的高度相同，内径不同；所述第二集气装置32的内径是所述第一集气装置31内径的2-3倍，优选为2.5-2.7倍。在最佳实施例中，所述第一集气装置31的半径为15mm，所述第二集气装置32的半径为40mm，所述第二集气装置32和所述第一集气装置31的高度均为280mm。

所述第一集气装置31和所述第二集气装置32的内部均设有液位传感器和压强传感器，其中，液位传感器设置在集气瓶的下方，占用约30mm的高度，压强传感器设置在集气瓶的上方，占用约30mm的高度，故所述第一集气瓶310和所述第二集气瓶320的实际使用高度约为220mm，所述第一集气瓶310的集气体积为155mL，所述第二集气瓶320的集气体积为1100mL。

以所述第一集气装置31为例，所述第一液位传感器311的量程为0-3Kpa，采用4-20毫安电流输出信号，采样率为200HZ；所述第一液位传感器311包括上采样头3111和下采样头3112，所述上采样头3111实时测量页岩气的压强，所述下采样头3112实时测量水的压强。

根据实时测量得到的页岩气和水的压强，得到页岩气和水的压强差，所述第一液位传感器311通过测量排水集气过程中页岩气和水的压强差，得到水位高度，并传输给所述可编程逻辑控制器4。所述可编程逻辑控制器4通过水位高度判断所述第一集气瓶310或所述第二集气瓶320是否将收集满页岩气。

在一实施例中，水位高度为15mm时，将收集满页岩气，进而判断该集气装置排水集气完毕；同时，所述可编程逻辑控制器4通过水位高度计算第一集气瓶310或第二集气瓶320中收集的页岩气的体积。

以所述第一集气装置31为例，所述第一压强传感器312测量***中页岩气的压强，所述第一压强传感器312连接所述可编程逻辑控制器4，并将测量的数据传输给所述可编程逻辑控制器4，所述可编程逻辑控制器4根据所述第一压力传感器312的测量校正页岩气的体积，所述第一压力传感器312的量程为0-120KPa，采用4-20毫安电流输出信号，采样率为200HZ。其中，***指所述解吸装置和集气瓶页面上端以及其连接的管路。

在一实施例中，所述温度传感器11测量所述解吸装置1中页岩气的温度，所述温度传感器11连接所述可编程逻辑控制器4，并将测量的数据传输给所述可编程逻辑控制器4。所述温度传感器11的量程为0-120℃，采用4-20毫安电流输出信号，采样率为200HZ。

以所述第一集气装置31为例，所述可编程逻辑控制器4对所述温度传感器11、所述第一压力传感器312、所述第一液位传感器311测量的数据进行分析换算，进而得到标准状态下页岩气的含量。

所述数控泵52的抽水速率大于页岩气的解吸速率，抽水速率至少大于2L/min，使进水过程速率快于排水集气过程，市面上的可自动控制水泵大都尺寸偏大且流量过大，蠕动泵可以达到要求的流量但是不满足自动控制的需求，本发明选取24V DC可自动控制的微型真空水泵作为水泵。所述数控泵52连接所述可编程逻辑控制器4，所述第一集气瓶310或第二集气瓶320进水时，所述可编程逻辑控制器4启动所述数控泵52，所述数控泵52将所述水槽51中的水泵入，所述第一集气瓶310或第二集气瓶320排水集气时，所述第一集气装置310或第二集气瓶320中的水排入所述水槽51中。

利用本发明提供的高精度自动化页岩含气量测试仪器，本发明提供一种高精度自动化页岩含气量测试方法，如图3所示，主要包括：解吸准备、解吸实验、解吸结束三个步骤。

具体的，如图4所示，步骤S1的解吸准备包括：

步骤S1.1：打开所述第三电磁阀23、所述第五电磁阀25，启动所述水循环装置5中所述数控泵52，将所述水槽51中的水泵入所述第一集气装置31，至所述第一集气装置31充满水。

步骤S1.2:关闭所述第三电磁阀23、所述第五电磁阀25，打开所述第四电磁阀24、所述第六电磁阀26，将所述水槽51中的水泵入所述第二集气装置32，至第二集气装置32充满水，关闭所述数控泵52，关闭所述第四电磁阀24、所述第六电磁阀26。

在一实施例中，水位高度为205mm时，即认为所述第一集气装置31或所述第二集气装置32充满水。

如图5所示，步骤S2的解吸实验包括：

步骤S2.1：打开所述第一电磁阀21，所述第一集气装置31连接所述解吸装置1中所述解吸罐12，打开所述第七电磁阀27，所述第一集气装置开始排水集气。

所述解吸装置1中所述温度传感器11实时记录所述解吸装置1中页岩气的温度数据，所述第一液位传感器311实时记录所述第一集气装置31中的压强差，所述第一压强传感器312实时记录***压强，所述可编程控制器4将所述第一集气装置31中的压强差换算为页岩气的体积，可记为V₁。

步骤S2.2：所述第一集气装置31中所述第一液位传感器311测量到所述第一集气装置31中将充满页岩气时，所述第一集气装置31排水集气结束，关闭所述第一电磁阀21、所述第七电磁阀27；打开所述第二电磁阀22，所述解吸装置1中的所述解吸罐12连通所述第二集气装置32，打开所述第八电磁阀28，所述第二集气装置32开始集气排水；打开所述第三电磁阀23、所述第五电磁阀25，启动所述水循环装置5中的所述数控泵52，所述第一集气装置31开始进水。

在一实施例中，水位高度为15mm时，即认为所述第一集气装置31或所述第二集气装置32充满页岩气。

所述第一集气装置31充满水时，关闭所述第三电磁阀23、所述第五电磁阀25，关闭所述数控泵52。

所述解吸装置1中的所述温度传感器11实时记录所述解吸装置1中页岩气的温度数据，所述第二液位传感器321实时记录所述第二集气装置32中的压强差，所述第二压强传感器322实时记录***压强，所述可编程控制器4将所述第二集气装置32中的压强差换算为页岩气的体积，可记为V₂。

步骤S2.3：所述第二集气装置32中所述第二液位传感器321测量到所述第二集气装置32中将充满页岩气时，所述第二集气装置32排水集气结束，关闭所述第二电磁阀22、所述第八电磁阀28；同时打开所述第一电磁阀21，所述解吸装置1中的所述解吸罐12连通所述第一集气装置31，打开所述第七电磁阀27，所述第一集气装置31开始集气排水；打开所述第四电磁阀24、所述第六电磁阀26，启动所述水循环装置5中的所述数控泵52，所述第二集气装置32开始进水。

所述第二集气装置32充满水时，关闭所述第四电磁阀24、所述第六电磁阀26，关闭所述数控泵52。

所述解吸装置1中的所述温度传感器11实时记录所述解吸装置1中页岩气的温度数据，所述第一液位传感器311实时记录所述第一集气装置31中的压强差，所述第一压强传感器312实时记录***压强，所述可编程控制器4将所述第一集气装置31中的压强差换算为页岩气的体积，可记为V₃。

步骤S2.4：重复步骤S2.2-S2.3至第一集气装置或所述第二集气装置每小时收集的页岩气的体积在5毫升以内。

在所述步骤S2的解吸实验中，实时记录所述第一集气瓶的数据时，页岩气体积的计算公式为：

式中：V_s为第s次进行测量时页岩气测量体积，1≤s≤n；r为所述第一集气瓶的半径，h为所述第一集气瓶的高度，ΔP_s为所述第一液位传感器记录的所述第一集气瓶中的压强差，ρ为水的密度。

例如，V₁和V₃采用V_s的公式进行计算。

实时记录所述第二集气瓶数据时，页岩气体积的计算公式为：

式中：V_t为第t次进行测量时页岩气测量体积，2≤t≤n-1；R为所述第二集气瓶的半径，H为所述第二集气瓶的高度，ΔP_t为所述第二液位传感器记录的所述第二集气瓶中的压强差，ρ为水的密度。

例如，V₂采用V_t的公式进行计算。

步骤S3：解吸结束：

所述页岩气解吸结束的条件为第一条件、第二条件、第三条件中的一种，所述解吸结束包括：

步骤S3.1：解吸实验中连续集气以所述第一条件结束时的流程图如图6所示，此时的解吸结束包括：所述解吸装置1中的所述解吸罐12连通所述第二集气装置32，关闭所述第二电磁阀22、所述第八电磁阀28，打开所述第一电磁阀21，所述解吸装置1连通所述第一集气装置31，打开所述第七电磁阀27，所述第一集气装置31开始集气排水至页岩气解吸结束。

在一实施例中，所述第一集气装置每小时收集的页岩气的体积在0.2毫升以内，则页岩气解吸结束。

所述解吸装置1中的所述温度传感器11实时记录所述解吸装置1中的页岩气的温度数据，所述第二集气装置32中所述第二液位传感器321实时记录所述第二集气装置32中的压强差，所述第二压强传感器322实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器4将所述第二集气装置32中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n-1。

所述解吸装置1中的所述温度传感器11实时记录所述解吸装置1中的页岩气的温度数据，所述第一集气装置31中所述第一液位传感器311实时记录所述第一集气装置31中的压强差，所述第一压强传感器312实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器4将所述第一集气装置31中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n。

所述可编程逻辑控制器自第一次开始对页岩气体积进行数据测量后，对测量次数进行累加。

所述解吸实验以所述第一条件结束时，所述解吸气收集装置中页岩气的体积计算公式为：

式中：V为所述解吸气收集装置中页岩气的体积，a为所述第一集气瓶的容积，b为所述第二集气瓶的容积，n为排水集气的总次数。

需要说明的是，V_s为第一集气瓶中瞬时解吸气体积，V_t为第二集气瓶中瞬时解吸气体积，当第一集气瓶排水集气完毕时，第一集气瓶的解吸气体积为第一集气瓶的容积a,当第二集气瓶排水集气完毕时，第二集气瓶的解吸气体积为第二集气瓶的容积b。总解吸气量V为当前时刻处于集气排水状态的集气瓶的解吸气量V_n-1、V_n(即V_t、V_s)加上之前的累计气量。

标准状态下页岩气的体积计算公式为：

式中：P为实时记录的***压力；T为实时记录的温度。步骤S3.2：解吸实验中连续集气以所述第二条件结束时的流程图如图7所示，此时的解吸结束包括：所述解吸装置1连通所述第一集气装置31，且所述第一集气装置31中水的高度大于所述第一集气瓶310高度的一半时，所述第一集气瓶310继续排水集气直至页岩气解吸结束。

在一实施例中，所述第一集气装置31中水的高度大于100mm时，继续排水集气至页岩气解吸结束。

在一实施例中，所述第一集气装置每小时收集的页岩气的体积在0.2毫升以内，则页岩气解吸结束。

所述解吸装置1中的所述温度传感器11实时记录所述解吸装置1中的页岩气的温度数据，所述第一集气装置31中所述第一液位传感器311实时记录所述第一集气装置31中的压强差，所述第一压强传感器312实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器4将所述第一集气装置31中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n。

所述可编程逻辑控制器自第一次开始对页岩气体积进行数据测量后，对测量次数进行累加。

所述解吸实验以所述第二条件结束时，所述解吸气收集装置中页岩气的体积计算公式为：

式中：V为所述解吸气收集装置中页岩气的体积，a为所述第一集气瓶的容积，b为所述第二集气瓶的容积，n为排水集气的总次数。

需要说明的是，V_s为第一集气瓶中瞬时解吸气体积，V_t为第二集气瓶中瞬时解吸气体积，当第一集气瓶排水集气完毕时，第一集气瓶的解吸气体积为第一集气瓶的容积a,当第二集气瓶排水集气完毕时，第二集气瓶的解吸气体积为第二集气瓶的容积b。总解吸气量V为当前时刻处于集气排水状态的集气瓶的解吸气量V_n(即V_s)加上之前的累计气量。

标准状态下页岩气的体积计算公式为：

式中：P为实时记录的***压力；T为实时记录的温度。

步骤S3.3：解吸实验中连续集气以所述第三条件结束时的流程图如图8所示，此时的解吸结束包括：所述解吸装置1连通所述第一集气装置31，且所述第一集气装置31中水的高度小于所述第一集气瓶310高度的一半时(在一实施例中，所述第一集气装置31中水的高度小于100mm时)，关闭所述第一电磁阀21、所述第七电磁阀27，打开所述第二电磁阀22，所述解吸装置1中所述解吸罐12连通所述第二集气装置32，打开所述第八电磁阀28，所述第二集气装置32开始集气排水。

所述解吸装置1中所述温度传感器11实时记录所述解吸装置1中的页岩气的温度数据，所述第一集气装置31中所述第一液位传感器311实时记录所述第一集气装置31中的压强差，所述第一压强传感器312实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器4将所述第一集气装置31中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n-2；

所述解吸装置1中所述温度传感器11实时记录所述解吸装置1中的页岩气的温度数据，所述第二集气装置32中所述第二液位传感器312实时记录所述第二集气装置32中的压强差，所述第二压强传感器322实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器4将所述第二集气装置32中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n-1。

打开所述第三电磁阀23、所述第五电磁阀25，启动所述水循环装置5中的所述数控泵52，所述第一集气装置31开始进水至充满水时，关闭所述数控泵52，关闭所述第二电磁阀22、所述第八电磁阀28，打开所述第一电磁阀21，所述解吸装置1连通所述第一集气装置31，打开所述第七电磁阀27，所述第一集气装置31开始集气排水至页岩气解吸结束。

所述解吸装置1中所述温度传感器11实时记录所述解吸装置1中的页岩气的温度数据，所述第一集气装置31中所述第一液位传感器311实时记录所述第一集气装置31中的压强差，所述第一压强传感器312实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器4将所述第一集气装置31中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n。

所述可编程逻辑控制器自第一次开始对页岩气体积进行数据测量后，对测量次数进行累加。

所述解吸实验以所述第三条件结束时，所述解吸气收集装置中页岩气的体积计算公式为：

式中：V为所述解吸气收集装置中页岩气的体积，a为所述第一集气瓶的容积，b为所述第二集气瓶的容积，n为排水集气的总次数。

需要说明的是，V_s为第一集气瓶中瞬时解吸气体积，V_t为第二集气瓶中瞬时解吸气体积，当第一集气瓶排水集气完毕时，第一集气瓶的解吸气体积为第一集气瓶的容积a,当第二集气瓶排水集气完毕时，第二集气瓶的解吸气体积为第二集气瓶的容积b。总解吸气量V为当前时刻处于集气排水状态的集气瓶的解吸气量V_n-2、V_n-1、V_n(即V_s、V_t、V_s)加上之前的累计气量。

标准状态下页岩气的体积计算公式为：

式中：P为实时记录的***压力；T为实时记录的温度。

以上即得到页岩气的含气量。

本发明对精度有要求(例如终止限在每小时0.2ml)，精度要求与集气瓶截面积成反比，因此本发明设置第一集气瓶和第二集气瓶，且所述第二集气瓶的内径是所述第一集气瓶内径的2-3倍。即，将所述第二集气瓶最为大集气瓶，将所述第一集气瓶作为小集气瓶。

由于初期出气速度快，为满足快速排水要求，大集气瓶的精度虽然达不到终止限的精度，但其精度可以满足进入终止阶段前精度要求。小集气瓶的分辨率是终止限的10倍，解吸结束阶段在小集气瓶结束。综上，大集气瓶能够有效满足初期出气速度快的情况，小集气瓶能够有效满足终止时的精度问题。

本发明把压差法的测量原理创新性地运用于页岩含气量测试仪的设计中，利用液位传感器，通过测量集气装置上下液面的压力，计算出压力差，通过压力差换算成水位高度，从而计算出解吸气的体积，获得页岩解吸气含量，提高了测量结果的准确度；基于无间断连续测量的指导思想，设计了双集气装置往复交替工作的模式，保证了测量过程的连续性，提高了测量工作的自动化程度；基于仪器小型化和便携式的设计要求，利用集气瓶作为集气装置，而且在体积一定的前提下，利用截面积与高度成反比的原理，将两集气瓶设计成细长型，且高度相同，内径不同，既满足集气量对容积的要求，避免集气过程循环次数过多，又满足目前页岩气检测标准规定的灵敏度要求；设计了以电磁阀为控制单元自动控制装置，并将其与双集气装置相连接，可以完成双集气装置之间的“无缝”切换，测试过程测量数据连续不间断；通过控制器对双集气装置水位和流路进行自动控制，将电磁阀、数控泵和传感器有机结合，在水位高度达到预设值后自动切换流路，使双集气装置中的水往复交替无间断式排空和补充，避免了人工干预过程，实现了检测过程自动化测量，大大提高了仪器的测试效率和精度，同时保证了检测过程解吸气数据的完整性，为损失气量的准确拟合奠定了基础；全自动页岩含气量测试仪器性能稳定可靠，达到设计要求，具有准确度高、重现性好、自动化程度高的优点，具有良好的应用前景。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

本发明实施例提供的一种高精度自动化页岩含气量测试仪器及测试方法至少包括如下技术效果：

在本申请实施例中，设计了双容器往复交替工作的模式，在保证了测量过程的连续性同时，提高了测量工作的自动化程度；设计了以电磁阀为控制单元的切换装置，并将其与双集气装置相连接，可以完成双集气装置之间的“无缝”切换，测试过程测量数据连续不间断；通过可编程逻辑控制器对双集气装置水位和流路进行自动控制，使双集气装置中的水往复交替无间断式排空和补充，避免了人工干预过程，实现了检测过程自动化测量，大大提高了仪器的测试效率和精度，同时保证了检测过程解吸气数据的完整性，为损失气量的准确拟合奠定了基础。本发明提供的高精度自动化页岩含气量测试仪器性能稳定可靠，具有准确度高、重现性好、自动化程度高的优点。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高精度自动化页岩含气量测试仪器，其特征在于，包括：解吸装置、水循环装置、第一集气装置、第二集气装置、电磁阀、解吸气收集装置、可编辑逻辑控制器；

所述第一集气装置和所述第二集气装置均通过所述电磁阀与所述水循环装置、所述解吸装置、所述解吸气收集装置连接；

所述可编辑逻辑控制器分别与所述第一集气装置、所述第二集气装置、所述解吸装置、所述水循环装置连接；

所述可编程逻辑控制器与所述电磁阀连接，并控制所述电磁阀的开合。

2.根据权利要求1所述的高精度自动化页岩含气量测试仪器，其特征在于，所述电磁阀包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀；

所述第一电磁阀的入口、所述第二电磁阀的入口分别与所述解吸装置连接；所述第一电磁阀的出口连接所述第一集气装置的进气口，所述第二电磁阀的出口连接所述第二集气装置的进气口；

所述第三电磁阀的入口、所述第四电磁阀的入口分别与所述水循环装置连接；所述第三电磁阀的出口连接所述第一集气装置的进水口，所述第四电磁阀的出口连接所述第二集气装置的进水口；

所述第五电磁阀的入口连接所述第一集气装置的排气口，所述第六电磁阀的入口连接所述第二集气装置的排气口；所述第五电磁阀的出口、所述第六电磁阀的出口分别与所述解吸气收集装置连接；

所述第七电磁阀的入口连接所述第一集气装置的排水口，所述第八电磁阀的入口连接所述第二集气装置的排水口；所述第七电磁阀的出口、所述第八电磁阀的出口分别与所述水循环装置连接。

3.根据权利要求2所述的高精度自动化页岩含气量测试仪器，其特征在于，所述解吸装置包括解吸罐和温度传感器；

所述水循环装置包括水槽和数控泵；

所述第一集气装置包括第一集气瓶、第一液位传感器、第一压强传感器；所述第二集气装置包括第二集气瓶、第二液位传感器、第二压强传感器；

所述第一液位传感器设置在所述第一集气瓶的下方，所述第一压强传感器设置在所述第一集气瓶的上方；所述第二液位传感器设置在所述第二集气瓶的下方，所述第二压强传感器设置在所述第二集气瓶的上方；

所述可编辑逻辑控制器分别与所述温度传感器、所述数控泵、所述第一液位传感器、所述第一压强传感器、所述第二液位传感器、所述第二压强传感器连接。

4.根据权利要求3所述的高精度自动化页岩含气量测试仪器，其特征在于，所述第一集气瓶具有第一高度和第一内径，所述第二集气瓶具有第二高度和第二内径；所述第一高度和所述第二高度相同，所述第二内径是所述第一内径的2-3倍。

5.根据权利要求3所述的高精度自动化页岩含气量测试仪器，其特征在于，所述第一集气瓶和所述第二集气瓶的上方侧面开有进水口、进气口、排气口，所述第一集气瓶和所述第二集气瓶的下方侧面开有排水口。

6.一种高精度自动化页岩含气量测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任一所述的高精度自动化页岩含气量测试仪器进行测试，方法包括以下步骤：

步骤S1：解吸准备；

所述解吸准备包括：控制电磁阀，将水循环装置中的水泵入第一集气装置，至所述第一集气装置充满水；控制电磁阀，将水循环装置中的水泵入第二集气装置，至所述第二集气装置充满水；

步骤S2：解吸实验；

所述解吸实验包括：通过可编辑逻辑控制器对所述第一集气装置和所述第二集气装置的水位和流路进行自动控制，使所述第一集气装置和所述第二集气装置中的水往复交替无间断地排空和补充；

获得并记录所述第一集气装置和所述第二集气装置分别收集的页岩气的体积；

步骤S3：解吸结束；

所述解吸结束包括：重复步骤S2，直至所述第一集气装置或所述第二集气装置收集的页岩气的体积小于设置的进入解吸结束阶段的体积；

所述第一集气装置达到页岩气解吸结束的条件时，通过所述可编辑逻辑控制器累计计算并记录解吸气收集装置中页岩气的体积。

7.根据权利要求6所述的高精度自动化页岩含气量测试方法，其特征在于，采用如权利要求3-5中任一所述的高精度自动化页岩含气量测试仪器进行测试，所述解吸准备包括：

步骤S1.1：打开第三电磁阀、第五电磁阀，启动所述水循环装置中的数控泵，将所述水循环装置中水槽内的水泵入所述第一集气装置中的第一集气瓶，至所述第一集气瓶充满水；

步骤S1.2：关闭所述第三电磁阀、所述第五电磁阀，打开第四电磁阀、第六电磁阀，将所述水槽内的水泵入所述第二集气装置中的第二集气瓶，至所述第二集气瓶充满水，关闭所述数控泵，关闭所述第四电磁阀、所述第六电磁阀；

所述解吸实验包括：

步骤S2.1：打开第一电磁阀，所述第一集气瓶连通解吸装置，打开第七电磁阀，所述第一集气瓶开始排水集气；

所述解吸装置中的温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一集气装置中的第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一集气装置中的第一压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积；

步骤S2.2：所述第一液位传感器检测到所述第一集气瓶中充满页岩气时，所述第一集气瓶的排水集气结束，关闭所述第一电磁阀、所述第七电磁阀，打开第二电磁阀，所述解吸装置连通所述第二集气瓶，打开第八电磁阀，所述第二集气瓶开始排水集气；

打开所述第三电磁阀、所述第五电磁阀，启动所述数控泵，所述第一集气瓶开始进水；所述第一集气瓶充满水时，关闭所述第三电磁阀、所述第五电磁阀，关闭所述数控泵；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第二集气装置中的第二液位传感器实时记录所述第二集气瓶中的压强差，所述第二集气装置中的第二压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第二集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积；

步骤S2.3：所述第二液位传感器测量到所述第二集气瓶中充满页岩气时，所述第二集气瓶排水集气结束，关闭所述第二电磁阀、所述第八电磁阀，打开所述第一电磁阀，所述解吸装置连通所述第一集气瓶，打开所述第七电磁阀，所述第一集气瓶开始排水集气；

打开所述第四电磁阀、所述第六电磁阀，启动所述数控泵，所述第二集气瓶开始进水；所述第二集气瓶充满水时，关闭第四电磁阀、所述第六电磁阀，关闭所述数控泵；

所述温度传感器实时记录解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积；

步骤S2.4：重复步骤S2.2-步骤S2.3，直至所述第一集气瓶或所述第二集气瓶每小时收集的页岩气的体积在5毫升以内；

所述页岩气解吸结束的条件为第一条件、第二条件、第三条件中的一种，所述解吸结束包括：

步骤S3.1：所述解吸实验以所述第一条件结束，即所述解吸装置连通所述第二集气瓶时，关闭所述第二电磁阀、所述第八电磁阀，打开所述第一电磁阀，所述解吸装置连通所述第一集气瓶，打开所述第七电磁阀，所述第一集气瓶开始排水集气直至页岩气解吸结束；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第二液位传感器实时记录所述第二集气瓶中的压强差，所述第二压强传感器实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器将所述第二集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n-1；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n；其中，n为排水集气的总次数；

步骤S3.2：所述解吸实验以所述第二条件结束，即所述解吸装置连通所述第一集气瓶，且所述第一集气瓶中水的高度大于所述第一集气瓶高度的一半时，所述第一集气瓶继续排水集气直至页岩气解吸结束；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n；其中，n为排水集气的总次数；

步骤S3.3：所述解吸实验以所述第三条件结束，即所述解吸装置连通所述第一集气瓶，且所述第一集气瓶中水的高度小于所述第一集气瓶高度的一半时，关闭所述第一电磁阀、所述第七电磁阀，打开所述第二电磁阀，所述解吸装置连通所述第二集气瓶，打开所述第八电磁阀，所述第二集气瓶开始排水集气；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n-2；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第二液位传感器实时记录所述第二集气瓶中的压强差，所述第二压强传感器实时记录***压强，所述可编程逻辑控制器将所述第二集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n-1；

打开所述第三电磁阀、所述第五电磁阀，启动所述数控泵，所述第一集气瓶开始进水，所述第一集气瓶充满水时，关闭所述数控泵，关闭所述第二电磁阀、所述第八电磁阀，打开所述第一电磁阀，所述解吸装置连通所述第一集气瓶，打开所述第七电磁阀，所述第一集气瓶开始排水集气至页岩气解吸结束；

所述温度传感器实时记录所述解吸装置的温度，所述第一液位传感器实时记录所述第一集气瓶中的压强差，所述第一压强传感器实时记录***压强，至解吸实验结束，所述可编辑逻辑控制器将所述第一集气瓶中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积，记为V_n；其中，n为排水集气的总次数。

8.根据权利要求7所述的高精度自动化页岩含气量测试方法，其特征在于，所述页岩气解吸结束的条件为所述第一集气瓶每小时收集的页岩气的体积在0.2毫升以内。

9.根据权利要求7所述的高精度自动化页岩含气量测试方法，其特征在于，所述解吸实验中实时记录所述第一集气瓶的数据时，页岩气体积的计算公式为：

式中：V_s为第s次进行测量时页岩气测量体积，1≤s≤n；r为所述第一集气瓶的半径，h为所述第一集气瓶的高度，ΔP_s为所述第一液位传感器记录的所述第一集气瓶中的压强差，ρ为水的密度；

所述解吸实验中实时记录所述第二集气瓶数据时，页岩气体积的计算公式为：

式中：V_t为第t次进行测量时页岩气测量体积，2≤t≤n-1；R为所述第二集气瓶的半径，H为所述第二集气瓶的高度，ΔP_t为所述第二液位传感器记录的所述第二集气瓶中的压强差，ρ为水的密度。

10.根据权利要求9所述的高精度自动化页岩含气量测试方法，其特征在于，所述可编程逻辑控制器自第一次开始对页岩气体积进行数据测量后，对测量次数进行累加；

所述解吸实验以所述第一条件结束时，所述解吸气收集装置中页岩气的体积计算公式为：

所述解吸实验以所述第二条件结束时，所述解吸气收集装置中页岩气的体积计算公式为：

所述解吸实验以所述第三条件结束时，所述解吸气收集装置中页岩气的体积计算公式为：

式中：V为所述解吸气收集装置中页岩气的体积，a为所述第一集气瓶的容积，b为所述第二集气瓶的容积，n为排水集气的总次数；

标准状态下页岩气的体积计算公式为：

式中：P为实时记录的***压力；T为实时记录的温度。